一種提高多級泵穩定性的導葉設計方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于多級泵導葉技術領域，尤其是涉及一種提高多級泵穩定性的導葉設計 方法。
【背景技術】
[0002] 對于多級泵而言，容易因轉速過高超出泵的臨界轉速產生振動現象。產生共振的 轉速被定義為臨界轉速。其中，影響泵轉子系統臨界轉速的關鍵因素包括材料的圓盤質量、 彈性模量、軸承距離、軸承特性等。對于懸臂式多級離心泵而言，由于陀螺效應的影響，比兩 支點支撐的多級離心泵更容易失穩，產生振動。
[0003] 常規的提高泵穩定性的方法有：①減小圓盤質量；②增加軸的剛度；③工作轉速 小于第一臨界轉速nc的時候，工作轉速< 0. 8nc;④工作轉速大于第一臨界轉速的時候， 1. 3nc彡n彡nc2 (nc2為第二臨界轉速）；⑤提高軸承剛度等。但是采用上述方法增加軸的 剛度，選用軸承剛度大的軸承卻帶來了生產成本的增加，同時造成資源的浪費，不符合當前 產業節能的需要。
【發明內容】
[0004] 針對現有技術中存在為避免多級泵振動而增加軸承剛度造成生產成本增加和資 源浪費等不足，本發明提供了一種提高多級泵穩定性的導葉設計方法，旨在達到使用成本 較低、消耗資源較小且可有效提高多級泵穩定性的目的。
[0005] 本發明是通過以下技術手段實現上述技術目的的。
[0006] 一種提高多級泵穩定性的導葉設計方法，包括如下步驟：
[0007] (1)確定導葉的幾何參數，包括基圓直徑〇3，導葉出口直徑04，導葉進口寬度匕，導 葉進口安放角a3，葉片數Zd，反導葉進口直徑05，反導葉出口直徑D6，軸向寬度b5，反導葉進 口安放角a5，反導葉出口安放角a6;所述葉片數zd與葉輪葉片數之間存在最大公約數為 2、 3 或 4 ;
[0008] (2)通過步驟（1)中各幾何參數在三維造型軟件中得到導葉基本模型；
[0009] (3)在步驟（2)中所述導葉基本模型的導葉輪轂處開設多個槽結構，得導葉最終 豐旲型；
[0010] (4)按照步驟（3)中所述導葉最終模型通過開模、鑄造手段得到最終導葉。
[0011] 進一步的，步驟（1)中所述導葉的幾何參數如下：
[0012] 所述基圓直徑D3= (1.01~1.3)D2，所述導葉出口直徑D4= (1.2~1.8)D3,所述 導葉進口寬度b3=b2+(3~6)，所述反導葉進口直徑D5= (0. 75~0. 9)D4;所述反導葉出 口直徑D6= (0.9~1.2)Dj;所述軸向寬度b5= (1.5~2)b2;所述反導葉出口安放角a6 = 65。~100° ;其中，D2-葉輪出口直徑，謹；b2-葉輪出口寬度，謹；D」一葉輪進出口直 徑，mm;
[0013] 所述導葉進口安放角a3滿足tana3= (1. 1~1. 5)tana'2;
[0014] 其中，
【主權項】
1. 一種提高多級泵穩定性的導葉設計方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 確定導葉的幾何參數，包括基圓直徑D3，導葉出口直徑D4，導葉進口寬度b3，導葉進 口安放角α 3，葉片數Zd，反導葉進口直徑D5，反導葉出口直徑D6，軸向寬度b 5，反導葉進口 安放角α5，反導葉出口安放角α6;所述葉片數Z ,與葉輪葉片數之間存在最大公約數為2、 3或4 ; (2) 通過步驟（1)中各幾何參數在三維造型軟件中得到導葉基本模型； (3) 在步驟（2)中所述導葉基本模型的導葉輪轂處開設多個槽結構，得導葉最終模型； (4) 按照步驟（3)中所述導葉最終模型通過開模、鑄造手段得到最終導葉。
2. 根據權利要求1所述的一種提高多級泵穩定性的導葉設計方法，其特征在于，步驟 (1) 中所述導葉的幾何參數如下： 所述基圓直徑D3= (1.01~1.3)D2，所述導葉出口直徑D4= (1.2~1.8)D3，所述導 葉進口寬度b3= b 2+(3~6)，所述反導葉進口直徑D5= (0. 75~0. 9) D 4;所述反導葉出口 直徑D6= (0. 9~1.2)Dj;所述軸向寬度135= (1.5~2)132;所述反導葉出口安放角α 6 = 65°~100° ;其中，D2-葉輪出口直徑，_;b2-葉輪出口寬度，_;D」一葉輪進出口直徑， 所述導葉進口安放角α 3滿足tan α 3= (I. 1~I. 5) tan α ' 2; 其中，
葉輪出口軸面速度， m/s ;vu2-葉輪出□圓周速度，m/s ; Φ2-排擠系數；Q-流量，m3/h ;Ht-理論揚程，m ;η-轉速 r/min ； 所述反導葉進口安放角α.,滿足α .,= α' .,+ (4°~15° ); 其中，
Vni5-軸面速度， m/s ; Φ 5-排擠系數；δ 5-反導葉進口真實厚度；vu5-反導葉進口 口圓周速度，m/s ; α ' 5-反 導葉進口液流角度。
3. 根據權利要求1所述的一種提高多級泵穩定性的導葉設計方法，其特征在于，步驟 (2) 中所述三維造型軟件為UG或者Proe。
4. 根據權利要求2所述的一種提高多級泵穩定性的導葉設計方法，其特征在于，步驟 (3) 中所述槽結構為直溝形槽或螺旋形槽或迷宮螺旋槽。
5. 根據權利要求4所述的一種提高多級泵穩定性的導葉設計方法，其特征在于，所述 槽結構為直溝形槽，槽寬b為0.1 L~0. 15L，槽數為3~4個，相鄰兩個槽間距t為Ib~ 1.2b，槽厚δ為（0.04%~0.02% )L，其中L為導葉輪轂寬度。
6. 根據權利要求4所述的一種提高多級泵穩定性的導葉設計方法，其特征在于，所述 槽結構為螺旋形槽，螺距為〇. 4L~0. 8L，螺旋槽個數為3~4個，其中L為導葉輪轂寬度。
7. 根據權利要求4所述的一種提高多級泵穩定性的導葉設計方法，其特征在于，所述 槽結構為迷宮螺旋槽，正向螺旋槽個數為2~3個，正向螺距為0. 3L~IL ;反向螺旋槽個 數為2~3個，反向螺距為0. 3L~IL ;其中，L為導葉輪轂寬度。
【專利摘要】本發明提供了一種提高多級泵穩定性的導葉設計方法，包括如下步驟：確定導葉的幾何參數，依據上述幾何參數在三維造型軟件中得到導葉基本模型，在所述導葉基本模型的導葉輪轂處開設多個槽結構，得導葉最終模型；依照所述導葉最終模型通過開模、鑄造手段得到最終導葉。本發明所述方法通過在導葉葉片設計過程中選取合適的導葉葉片數，使其與葉輪葉片數之間存在最大公約數2、3或4，從而使得多級泵內部流動呈現明顯的規律性，達到降低多級泵的振動幅值的目的；同時在導葉輪轂處開設多個槽結構，使多級離心泵在導葉輪轂處產生徑向的較大水動力，起到較好的支撐作用，進而提高多級離心泵的穩定性。
【IPC分類】F04D29-44
【公開號】CN104879323
【申請號】CN201510225150
【發明人】馬新華, 馮琦, 王偉, 蔣小平, 張琳, 閆婧竹
【申請人】江蘇大學
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年5月5日